董 群 刘 强 王 聪
摘 要 选用4头体重约500 kg，年龄3岁，装有永久性瘤胃瘘管的西门塔尔牛阉牛，采用4×4拉丁方设计，以混合精料和玉米秸秆为基础日粮，研究不同添加水平苹果酸（0、70、140和210 g/d）对牛瘤胃pH值、NH3-N、VFA的影响。结果表明：140 g/d组和210 g/d组瘤胃pH值显著低于对照组，140 g/d组和210 g/d组瘤胃乙酸摩尔比、乙酸/丙酸比例、氨态氮浓度和乳酸含量显著低于对照组和70 g/d组（P<0.05）、140 g/d组和210 g/d组瘤胃总挥发性脂肪酸浓度、丙酸和丁酸摩尔比显著高于对照组和70 g/d组（P<0.05）。由以上结果得出，本试验条件下，苹果酸的适宜添加水平为140 g/d。
关键词 西门塔尔牛；苹果酸；瘤胃发酵
中图分类号 S816.7
目前我国反刍动物粗饲料仍以低质粗饲料为主，因葡萄糖营养供应不足而出现生产性能下降、代谢病等问题[1-2]。苹果酸是生物体组织中常见的四碳二元羧酸，是三羧酸循环的中间体[3]。苹果酸有利于维持动物体内适宜的内环境和促进乳酸利用菌的生长。同时，苹果酸还是瘤胃琥珀酸-丙酸途径的重要中间产物，可以通过苹果酸草酰乙酸穿梭作用作为糖异生途径的重要前体物质[4]。部分研究结果表明，苹果酸可以改变瘤胃发酵类型，提高丙酸产量，而丙酸又是动物体内最主要的生糖物质。因此，在仍以玉米秸秆为主的养牛业占很大比重的情况下，研究日粮添加苹果酸对反刍动物的影响很有意义。
1 材料与方法
1.1 试验动物和试验设计
选用4头装有永久性瘤胃瘘管、年龄3岁、体况良好、平均体重500 kg的西门塔尔牛阉牛，采用4×4拉丁方设计，研究苹果酸对瘤胃发酵的影响。试验做以下4个处理。处理一饲喂基础日粮；处理二饲喂基础日粮+苹果酸70 g/d；处理三饲喂基础日粮+苹果酸140 g/d；处理四饲喂基础日粮+苹果酸210 g/d。试验分4阶段，每阶段预试期10 d，正试期5 d。
1.2 试验日粮及饲养管理
基础日粮按照肉牛营养需要和饲养标准[5]配制,由混合精料和玉米秸秆组成,其组成及营养水平见表1。饲粮的精粗比为35：65,日喂饲料干物质量为9 kg。试验牛单槽饲养，每日07∶00和19∶00饲喂，自由饮水。本试验所用苹果酸为山东省新泰市海泉苹果酸有限公司生产的食品级添加剂，纯度为99.5%，混合于混合精料中饲喂。
1.3 样品采集与测定
1.3.1 瘤胃液pH值测定
每阶段正试期的最后1 d，分别于饲喂前（0 h）和饲喂后3、6、9 h采集瘤胃液，每次采集200 ml，用4层纱布过滤。用上海宇隆仪器有限公司生产的宇隆牌PHS-2C 数显型酸度计立即测定pH值，并记录数据。然后在-40 ℃冷冻保存以备测定氨态氮（NH3-N）浓度和挥发性脂肪酸（VFA）浓度。
1.3.2 瘤胃液氨态氮浓度的测定
氨态氮采用氧化镁直接蒸馏法[6]测定：移取新采集的瘤胃液10 ml，放入锥形瓶内，加入3 g重质氧化镁和100 ml蒸馏水，直接蒸馏。用硼酸吸收后，再用0.05 mol/l的盐酸标准溶液滴定。最后记录所用盐酸体积以计算氨态氮含量。
1.3.3 瘤胃液VFA的测定
取瘤胃液1 ml，加入0.2 ml 25%偏磷酸溶液，混合均匀，冰水浴中放置30 min后于5 000 r/min离心10 min，然后取上清液，用GC102AF气相色谱仪测定挥发性脂肪酸（VFA）[7]，色谱柱为φ4（外）×2M玻璃柱，固定相PEG-20M，涂布浓度为3%，载体为Chromsorb WAW DMCS；色谱柱温160 ℃，汽化室温度200 ℃；空气压力0.12 MPa，氢气压力0.06 MPa，氮气压力0.08 MPa；氮气（载气）流速30 ml/min，氢气流速60 ml/min，空气流速360 ml/min；灵敏度10-10，衰减16；进样量1 μl。
1.4 数据处理
瘤胃pH值、NH3-N、VFA等数据应用SPSS10.0统计分析软件的One-way-Anova进行方差分析和LSD多重比较。试验结果用平均数±标准误表示。
2 结果与分析
苹果酸对瘤胃发酵的影响见表2。
由表2可见，随着苹果酸水平的增加，瘤胃pH值呈下降趋势，140 g/d组和210 g/d组显著低于对照组（P<0.05）；瘤胃总挥发性脂肪酸浓度、丙酸和丁酸摩尔比呈上升趋势，140 g/d组和210 g/d组显著高于对照组和70 g/d组（P<0.05）；瘤胃乙酸摩尔比、乙酸/丙酸比例、氨态氮浓度和乳酸含量呈下降趋势，除乙酸摩尔比外其余3项指标140 g/d组和210 g/d组显著低于对照组和70 g/d组（P<0.05）。
3 讨论
pH值是瘤胃微生态的一个重要指标，其变动范围一般为5.5～7.5，纤维分解菌对pH值非常敏感，较低的pH值不利于纤维性物质的降解，pH值低于6.2时，纤维分解菌的活动就会受到抑制[8]。本研究中添加苹果酸后瘤胃pH值呈降低趋势，但均高于6.2，适宜于纤维分解菌的活动[9]。有研究表明苹果酸可缓减反刍动物因采食高精料日粮而导致瘤胃pH值下降。本研究中pH值高于其它同类研究，主要是因为本试验日粮属于低精料日粮。
瘤胃液氨态氮是瘤胃氮代谢中外源蛋白质和内源蛋白质降解的重要产物，同时也是瘤胃微生物合成菌体蛋白的原料。氨态氮浓度反映蛋白质降解与合成之间所达到的平衡状况[10]。一般情况下,瘤胃氨态氮水平处于动态平衡状况，但瘤胃氨态氮水平也受很多因素的影响。本研究结果表明,日粮添加苹果酸140 g/d以上时瘤胃NH3-N浓度显著下降，这是由于苹果酸能够促进瘤胃微生物对NH3-N的利用，合成细菌蛋白，这与本研究整体试验中尿嘌呤衍生物的增加结果一致[11]。尿嘌呤衍生物含量与牛瘤胃微生物蛋白质产量存在高度正相关[12]，随着苹果酸水平增加，尿嘌呤衍生物浓度增加，说明瘤胃微生物蛋白质合成增加。纤维分解菌从瘤胃液氨态氮获得其生长繁殖所需要的氮[13]，本试验中氨态氮浓度高于5 mg/100 ml，可以满足微生物生长的需要。
体外试验研究表明，发酵底物经苹果酸处理后其发酵液丙酸浓度和总挥发性脂肪酸浓度升高，乙酸/丙酸比例降低[14]。本研究中日粮中添加苹果酸后提高了瘤胃液丙酸产量，降低了瘤胃液乙酸/丙酸比例，改变了瘤胃发酵类型,有利于丙酸的形成[15]。苹果酸不像其它调控剂是以消耗乙酸为代价来增加丙酸产量[16],苹果酸能通过不同途径转化为丙酸。
在反刍动物瘤胃中，苹果酸是代谢的中间产物。当瘤胃中草酰乙酸的数量有限时，苹果酸可以刺激反刍动物瘤胃月形单胞菌的生长，从而促进乳酸的利用和丙酸的产生[17-20]。因而本试验中乳酸浓度降低，丙酸摩尔比增加。由于添加苹果酸提高了纤维物质的降解率，从而使瘤胃液总挥发性脂肪酸浓度升高，pH值降低。日粮添加苹果酸降低了瘤胃液乙酸摩尔比，增加了丙酸摩尔比，因此瘤胃乙酸/丙酸比例下降。这与前人研究结果一致[21-23]。
4 结论
在以玉米秸秆为主的日粮中添加140 g/d或更多的苹果酸后刺激了瘤胃微生物的生长，使瘤胃pH值降低，同时，瘤胃NH3-N浓度也显著降低，说明苹果酸提高了微生物利用瘤胃氨态氮合成菌体蛋白质的能力。瘤胃丙酸、丁酸和挥发性脂肪酸总量显著增加，乙酸/丙酸比例显著下降，瘤胃发酵类型改变，丙酸产量提高，有利于糖异生作用。根据试验结果,苹果酸的适宜添加水平为140 g/d。
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（编辑：张学智，）
董群，山西农业大学动物科技学院，030801，山西太谷。
刘强、王聪，单位及通讯地址同第一作者。
收稿日期：2009-01-09 |
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